WO2019225219A1

WO2019225219A1 - ロボットハンド

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Publication number: WO2019225219A1
Application number: PCT/JP2019/016236
Authority: WO
Inventors: 順亮上溝; 貴司上田
Original assignee: 日本金銭機械株式会社
Priority date: 2018-05-22
Filing date: 2019-04-16
Publication date: 2019-11-28
Also published as: CA3087623A1; EP3797945A4; AU2019273977B2; CN111601689A; AU2019273977A1; JP6587326B1; CN111601689B; JP2019202371A; CA3087623C; EP3797945A1

Abstract

本発明の課題は、撓垂れやすい物体の収容箱の幅方向における同物体の露出部分がかなり狭くなっていても、同物体をアームにより搬送する際において、同物体をできるだけ安定的に把持することができるロボットハンドを提供することにある。　本発明に係るロボットハンド１００は、第１指部１１０、第２指部１２０、指部移動機構１３０、スライド受け部１６０および付勢部材１７０を備える。第２指部は、第１指部と対向するように配設されている。指部移動機構は、第１指部と第２指部との対向方向に沿って第１指部および第２指部の少なくとも一方を移動させる。スライド受け部は、第１指部および第２指部の少なくとも一方の指部の少なくとも片側の側面の近傍に配設されている。そして、このスライド受け部は、指部の奥行方向に平行な方向に沿ってスライド移動可能である。付勢部材は、スライド受け部を指部の先端側に向かって付勢する。

Description

ロボットハンド

　本発明は、ロボットハンドに関する。

　過去に「ロボットハンド付アームを利用した紙幣処理装置」が提案されている（例えば、特開昭６２－９２０９５号公報等）。このような紙幣処理装置では、紙幣束がロボットハンド付アームによって紙幣カウント紙幣確認ユニットまで搬送され、紙幣カウント紙幣確認ユニットにて紙幣束が金種別に仕分けされながら金種毎の枚数がカウントされる。そして、金種毎に仕分けされた紙幣束は金種別に別のロボットハンド付アームによって規定の位置まで搬送される。

特開昭６２－９２０９５号公報

　ところで、搬送すべき紙幣束ＭＴが、図４に示されるような紙幣格納容器２００に収容されている場合がある。かかる場合、ロボットハンド付アームは、その紙幣格納容器２００から紙幣束ＭＴを抜き出し、その紙幣束ＭＴを紙幣カウント紙幣確認ユニットまで搬送する必要がある。しかし、上述のような紙幣格納容器２００では、同紙幣格納容器２００の幅方向における紙幣束ＭＴの露出部分がかなり狭くなっている。このため、ロボットハンドが紙幣束ＭＴを掴んでそのまま紙幣束ＭＴを紙幣格納容器２００から抜き出すと、ロボットハンドの指部の両側に紙幣束ＭＴが撓垂れてしまい、ロボットハンド付アームにより紙幣束ＭＴを搬送する際において紙幣束ＭＴの姿勢が不安定になってしまうおそれがある。

　本発明の課題は、紙幣束のような撓垂れやすい物体の収容箱の幅方向における同物体の露出部分がかなり狭くなっている場合であっても、同物体をアームにより搬送する際において、同物体をできるだけ安定的に把持することができるロボットハンドを提供することにある。

　本発明の第１局面に係るロボットハンドは、第１指部、第２指部、指部移動機構、および付勢部材を備える。第２指部は、第１指部と対向するように配設されている。指部移動機構は、第１指部と第２指部との対向方向に沿って第１指部および第２指部の少なくとも一方を移動させる。スライド受け部は、第１指部および第２指部の少なくとも一方の指部の少なくとも片側の側面の近傍に配設されている。そして、このスライド受け部は、指部の奥行方向に平行な方向に沿ってスライド移動可能である。なお、このスライド受け部の物体受け側の面は、指部の対向面を含む面上に存在することが好ましいが、指部の対向側と反対側に僅かにオフセットされていてもかまわない。付勢部材は、スライド受け部を、指部の先端側に向かって付勢する。

　上述の通り、このロボットハンドにはスライド受け部および付勢部材が設けられている。このため、このロボットハンドにおいて、スライド受け部が近傍に配設されている指部の幅が収容箱の幅方向における物体の露出部分の幅よりも狭く設計されれば、その指部がその露出部分の上側または下側に挿入しようとする際に、スライド受け部が収容箱の一部に当接することによって後退してその指部がその物体の上側または下側に進入することができ、延いてはロボットハンドの指部がその物体の露出部分を把持することができる。そして、ロボットハンドがその物体の露出部分を把持してその物体を引き抜いていく際に、付勢部材によってスライド受け部が先端側に押し戻され、スライド受け部がその物体の上側または下側に位置し、その物体の受け面積が増えることになる。このため、このロボットハンドは、紙幣束のような撓垂れやすい物体の収容箱の幅方向における同物体の露出部分がかなり狭くなっている場合であっても、同物体をアームにより搬送する際において、同物体をできるだけ安定的に把持することができる。

本発明の実施の形態に係るロボットハンドの斜視図である。本発明の実施の形態に係るロボットハンドの押当部待機状態の右側面図である。本発明の実施の形態に係るロボットハンドの押当部突出状態の右側面図である。本発明の実施の形態に係るロボットハンドが抜き出す紙幣束を収容する紙幣格納容器の斜視図である。本発明の実施の形態に係るロボットハンドにより紙幣束を紙幣整理機の載置トレイに載置する際の状態を示す断面図である。本発明の実施の形態にロボットハンドの指部を紙幣格納容器に差し込む際のスライド受け部の状態を示す斜視図である。本発明の実施の形態にロボットハンドの指部を紙幣格納容器から抜き出す際のスライド受け部の状態を示す斜視図である。

　本発明の実施の形態に係るロボットハンド１００は、図１に示されるように、二指型のロボットハンドであって、アームＲＡの先端に配設されている。そして、このロボットハンド１００は、図１に示されるように、主に、可動指１１０、固定指１２０、可動指往復動機構１３０、押当部１４０、押当部往復動機構１５０、スライド受け部１６０、スライド受け部付勢部材１７０、連結部１８０および撮像部１９０から構成されている。以下、これらの構成要素について詳述する。

　＜ロボットハンドの構成要素＞
　（１）可動指
　可動指１１０は、図１に示されているように、基部１１１および爪部１１２から形成される。基部１１１は、略台形状の厚板部位である。爪部１１２は、細長い矩形の厚板部位であって、基部１１１の短辺側の側面から前方に向かって延びている。そして、この可動指１１０は、可動指往復動機構１３０の基部１１１の長辺側で昇降板１３２（後述）に固定されている。

　（２）固定指
　固定指１２０は、図１に示されているように、基部１２１および爪部１２２から形成されている。基部１２１は、矩形の厚板部位である。爪部１２２は、細長い矩形の厚板部位であって、基部１２１の前方中央の側面から前方に向かって延びている。すなわち、この固定指１２０は、平面視において凸状を呈する厚板部材である。そして、この固定指１２０は、可動指往復動機構１３０の支持板１３１（後述）に固定されている。そして、この固定指１２０は、図１に示されるように、可動指１１０の往復動方向において可動指１１０と対向している。

　（３）可動指往復動機構
　可動指往復動機構１３０は、図１～図３に示されるように、主に、支持板１３１、昇降板１３２、エアシリンダ機構１３３および昇降テーブル１３４から構成されている。支持板１３１は、エアシリンダ機構１３３を支持している。エアシリンダ機構１３３は、複動式のものであって、昇降テーブル１３４を昇降させる際の駆動源である。そして、このエアシリンダ機構１３３は、上述の通り支持板１３１に取り付けられている。そして、この昇降テーブル１３４には、昇降板１３２が取り付けられている。すなわち、エアシリンダ機構１３３は、昇降テーブル１３４を昇降させることによって昇降板１３２を昇降させている。また、このエアシリンダ機構１３３には、図２および図３に示されるようにエア給排気口１３５，１３６が設けられている。なお、このエア給排気口１３５，１３６には、エア給排気管（図示せず）が接続されている。

　（４）押当部
　押当部１４０は、図１～図３に示されるように、略凹状の板状部材であって、両側の起立部ＲＵが可動指側に向かって延びるように、押当部往復動機構１５０のピストン１５２（後述）の連結片１５２ｂ（後述）に取り付けられている。そして、この押当部１４０は、押当部往復動機構１５０によって前後方向に沿って往復動することができる。

　（５）押当部往復動機構
　押当部往復動機構１５０は、押当部１４０を前後方向に沿って往復動させるための複動式のエアシリンダ機構であって、図１に示されるように、主に、シリンダブロック１５１、ピストン１５２、エア給排気口１５３およびつまみ１５４から構成されている。シリンダブロック１５１は略直方体状の部材であって、図１に示されるように固定指１２０の可動指対向側の反対側に接合されている。そして、シリンダブロック１５１の内部には、長手方向に沿って二列のシリンダ孔（図示せず）が形成されている。ピストン１５２は、一対のピストン１５２ａおよび連結片１５２ｂから形成されている。一対のピストン１５２ａは、連結片１５２ｂの一面から同方向に向かって平行に延びている。そして、この一対のピストン１５２ａは、それぞれ上記二列のシリンダ孔に挿入されている。連結片１５２ｂのピストン延在側と反対側には、上述の押当部１４０が接合されている。エア給排気口１５３は、左右に１つずつ設けられている。そして、これらのエア給排気口１５３にはそれぞれエア給排気管（図示せず）が接続される。つまみ１５４は、各エア給排気口１５３に取り付けられている。このつまみ１５４は、エアの給気量または排気量を調整するための部材であって、昇降テーブル１３４の昇降速度すなわち昇降板１３２の昇降速度を調整することができる。なお、このつまみ１５４は、速度調整のしやすさ（速度ムラの発生しにくさ）の観点から排気量を調整するものであることが好ましい。

　押当部往復動機構１５０は、上述の通りに構成されることによって、エアの導入・排気によって、押当部１４０を前後方向に沿って往復動させることができる。その結果として、ロボットハンド１００を、図２に示される押当部待機状態と、図３に示される押当部突出状態とに切り換えることができる。

　（６）スライド受け部
　スライド受け部１６０は、図１に示されるように固定指１２０の爪部１２２の両脇に配設される一対の長細い矩形の厚板部材であって、後述するスライド受け部付勢部材１７０によって前方に向かって付勢されている。また、このスライド受け部１６０の先端部の上面は、固定指１２０の爪部１２２の先端部の上面（可動指１１０に対向する側の面）を含む面上に存在する。なお、ここで、スライド受け部１６０の先端部の上面は、固定指１２０の爪部１２２の先端部の上面よりも僅かに下側に位置していても差し支えない。

　（７）スライド受け部付勢部材
　スライド受け部付勢部材１７０は、引張りコイルばねであって、図１に示されるように固定指１２０の爪部１２２の両脇であって、スライド受け部１６０の後側に配設されており、スライド受け部１６０を前方に向かって付勢している。すなわち、スライド受け部１６０を後方に向かって押した後、スライド受け部１６０を解放すれば、スライド受け部付勢部材１７０によりスライド受け部１６０は初期位置まで押し戻されることになる。

　（８）連結部
　連結部１８０は、ロボットハンド１００をアームＲＡに連結させる部位であって、例えば、フランジ等である。

　（９）
　撮像部１９０は、例えば、ＣＣＤカメラ等の小型カメラであって、図１～図３に示されるように可動指往復動機構１３０の支持板１３１から延びる支持アームＳＡにより可動指往復動機構１３０の右脇に固定されている。なお、この撮像部１９０は、間欠的に撮像を行いながら撮影した画像の電子データを制御装置（図示せず）に送信する。

　＜本発明の実施の形態に係るロボットハンドを有するアームの使用例＞
　ここでは、一例として、本実施の形態に係るロボットハンド１００を有するアームＲＡが紙幣格納容器から紙幣束を抜き出して、その紙幣束を紙幣整理機の載置トレイに移動させる例を説明する。なお、ここで、紙幣格納容器の一例として、図４に示される紙幣格納容器２００を採用し、紙幣整理機の載置トレイの一例として、図５に示される紙幣整理機３００の載置トレイ３２０を採用する。なお、この例は、本発明を限定するものでないことに留意すべきである。

　ロボットハンド１００を有するアームＲＡの説明に先立ち、紙幣格納容器２００および紙幣整理機３００について簡単に説明する。なお、ここで、アームＲＡは、例えば、既存の多軸ロボットアームである。

　紙幣格納容器２００は、図４に示されるように、主に、筐体２１０、前蓋２２０、上側支持板２３０および下側支持板２４０から構成されている。筐体２１０は、図１に示されるように、前側に開口する直方体状の箱体である。前蓋２２０は、略長方形状の板部材であって、ヒンジ等の開閉機構を介して筐体２１０の開口縁の上側に開閉可能に軸支されている。上側支持板２３０は、下側支持板２４０と協働して紙幣束ＭＴを挟持する部材であって、図１に示されるように、筐体２１０の高さ方向中央よりやや上側に上下移動自在に配設されている。また、この上側支持板２３０の前側中央には半円状の切欠Ｒｓが形成されている。下側支持板２４０は、上側支持板２３０と協働して紙幣束ＭＴを挟持する部材であって、図１に示されるように、筐体２１０の下側に固定されている。また、この下側支持板２４０の幅方向中央にはスリットＲｔが形成されている。そして、本実施の形態に係る紙幣格納容器２００では、上側支持板２３０が、その上側に配設される付勢部材（コイルスプリング等）によって下方に向かって付勢されている。すなわち、この紙幣格納容器２００に収容される紙幣束ＭＴは、上側支持板２３０によって下側支持板２４０に押し付けられている。

　紙幣整理機３００は、紙幣格納容器２００に収容される紙幣束ＭＴを金種別に仕分けながら各種金種を計数する装置であって、図５に示されるように本体３１０および載置トレイ３２０から構成される。本体３１０には、載置トレイ３２０から供給される紙幣束ＭＴを金種別に仕分けながら各種金種を計数する紙幣整理機構が配設されている。載置トレイ３２０は、紙幣束ＭＴを載置するためのトレイであって、紙幣整理機構の紙幣吸込機構の脇に配設されている。すなわち、載置トレイ３２０に載置された紙幣束ＭＴは、紙幣整理機構の紙幣吸込機構の紙幣検出センサによってその存在が認識されると紙幣吸込装置によって自動的に紙幣整理機構内に吸い込まれていく。

　ロボットハンド１００を有するアームＲＡが紙幣格納容器２００中の紙幣束ＭＴを抜き出して紙幣整理機３００の載置トレイ３２０に移動させる際、ロボットハンド１００を有するアームＲＡは以下の通りに動作する。

　先ず、制御装置がアームＲＡの動作を制御してロボットハンド１００を規定位置に移動させると共に規定方向に向ける。なお、ここで、規定位置は紙幣格納容器２００の正面側の位置であり、規定方向は撮像部１９０が紙幣格納容器２００の正面を撮像することができる方向である。

　次に、制御装置は、アームＲＡおよびロボットハンド１００を制御して可動指１１０を最高位置まで引き上げてから、下側支持板２４０のスリットＲｔに固定指１２０の先端部を差し込む。なお、このとき、可動指１１０は、上側支持板２３０の切欠Ｒｓの上方に位置する。また、このとき、スライド受け部１６０は、図６に示されるように、下側支持板２４０のスリットＲｔの両側の壁部位に当接して後退する。

　続いて、制御装置は、可動指１１０を下方に移動させて固定指１２０と共に紙幣束ＭＴを把持する。制御装置は、アームＲＡの動作を制御してロボットハンド１００を後退させ、紙幣格納容器２００から紙幣束ＭＴを抜き取る。なお、図７に示されるように、ロボットハンド１００の後退に伴ってスライド受け部１６０が前方に移動させられる。

　さらに続いて、制御装置は、アームＲＡを制御して、図５に示されるようにロボットハンド１００を先端側から紙幣整理機３００の載置トレイ３２０の奥側にまで差し入れした後、押当部往復動機構１５０を動作させて押当部１４０を前方に移動させだすと共に、可動指往復動機構１３０を制御して可動指１１０を上方に引き上げて紙幣束ＭＴを手放す。

　そして、押当部１４０が前方に移動している最中に、制御装置が、アームＲＡを制御して、ロボットハンド１００の傾斜角度を維持したままロボットハンド１００を斜め後方に向かって引き上げる。この動作により、紙幣整理機３００の載置トレイ３２０への紙幣束ＭＴの搬送が完了する。紙幣束ＭＴの搬送完了後、制御装置が、押当部往復動機構１５０を動作させて押当部１４０を後方に引き戻しながら、アームＲＡの動作を制御してロボットハンド１００を規定位置に移動させると共に規定方向に向ける。この後、上述の通りにして、同位置まで搬送された次の紙幣格納容器２００から紙幣束ＭＴを抜き取ってその紙幣束ＭＴを紙幣整理機３００の載置トレイ３２０に搬送する。

　＜本実施の形態に係るロボットハンドの特徴＞
　（１）
　本実施の形態に係るロボットハンド１００には、押当部１４０および押当部往復動機構１５０が設けられる。また、本実施の形態に係るロボットハンド１００はアームＲＡおよび制御装置に取り付けられている。そして、制御装置は、アームＲＡを制御して、ロボットハンド１００を先端側から紙幣整理機３００の載置トレイ３２０の奥側にまで差し入れした後（図５参照）、押当部往復動機構１５０のシリンダ孔にエアを導入することにより押当部１４０を前方に移動させだすと共に、可動指往復動機構１３０を制御して可動指１１０を上方に引き上げて紙幣束ＭＴを手放す。このため、このロボットハンド１００は、全ての紙幣束ＭＴを紙幣整理機３００の載置トレイ３２０に載置することができる

　（２）
　本実施の形態に係るロボットハンド１００には、スライド受け部１６０およびスライド受け部付勢部材１７０が設けられる。このため、このロボットハンド１００では、細いスリットＲｔしかない支持板２３０，２４０の間に紙幣束ＭＴが挟まれている場合において、紙幣束ＭＴを摘み出すことができると共に、その後において紙幣束ＭＴの姿勢を安定化させることができる。

　〔変形例〕
　（Ａ）
　先の実施の形態に係るロボットハンド１００を有するアームＲＡは、制御装置により、ロボットハンド１００を先端側から紙幣整理機３００の載置トレイ３２０の奥側にまで差し入れした後、押当部１４０を前方に移動させだすと共に、可動指１１０を上方に引き上げて紙幣束ＭＴを手放すように制御されたが、ロボットハンド１００を紙幣整理機３００の載置トレイ３２０の手前側部分まで移動させた後に、可動指１１０を上方に引き上げて紙幣束ＭＴを手放させ、押当部１４０を前方に押し出してから、ロボットハンド１００を後退させるように制御されてもよい。

　（Ｂ）
　先の実施の形態に係るロボットハンド１００を有するアームＲＡは、制御装置により、可動指１１０を下方に移動して固定指１２０と共に紙幣束ＭＴを把持した後に、ロボットハンド１００を後退させて紙幣格納容器２００から紙幣束ＭＴを抜き取るように制御されたが、ロボットハンド１００が可動指１１０と固定指１２０により紙幣束ＭＴを把持した後に、ロボットハンド１００が一定距離だけ後退して紙幣束ＭＴを一定長さだけ手前に引き出してから紙幣束ＭＴを手放し、その引き出した紙幣束ＭＴの部分をロボットハンド１００が再び把持するように制御されてもよい。このようにすれば、ロボットハンド１００の紙幣束ＭＴの把持長さを長くとることができ、その把持状態をさらに安定化させることができる。

　（Ｃ）
　先の実施の形態に係るロボットハンド１００では押当部１４０および押当部往復動機構１５０が固定指１２０の可動指対向側の反対側に配設されていたが、押当部１４０および押当部往復動機構１５０は、可動指１１０の固定指対向側の反対側に配設されてもよいし、可動指１１０と固定指１２０との間に配設されてもよい。ただし、押当部１４０および押当部往復動機構１５０が可動指１１０と固定指１２０との間に配設される場合、可動指１１０と固定指１２０との挟持動作を妨げないように、可動指１１０および固定指１２０の後方に押当部１４０および押当部往復動機構１５０の収容空間を形成するのが好ましい。

　（Ｄ）
　先の実施の形態に係るロボットハンド１００ではスライド受け部付勢部材１７０として引張りコイルばねが採用されたが、代わりにエアースプリング等の他の付勢部品や付勢機構が採用されてもよい。

　（Ｅ）
　先の実施の形態に係るロボットハンド１００ではスライド受け部１６０が固定指１２０の両側に配設されていたが、スライド受け部１６０は固定指１２０の片側にのみ配設されてもかまわない。

　（Ｆ）
　先の実施の形態に係るロボットハンド１００では固定指１２０に隣接するようにスライド受け部１６０およびスライド受け部付勢部材１７０が配設されたが、スライド受け部１６０およびスライド受け部付勢部材１７０は、可動指１１０に隣接するように配設されてもかまわないし、固定指１２０および可動指１１０の両方に隣接するように各１セット配設されてもかまわない。なお、この変形例において変形例（Ｅ）に記載の内容が適用されてもかまわない。

　（Ｇ）
　先の実施の形態に係るロボットハンド１００では固定指１２０が固定され、可動指１１０のみが可動したが、固定指１２０も可動指１１０と同様に可動化されてもよい。

　（Ｈ）
　先の実施の形態に係るロボットハンド１００では可動指往復動機構１３０としてエアシリンダ機構が採用されたが、可動指往復動機構１３０として公知の往復動機構、例えば、ラック・アンド・ピニオン機構、ボールネジ機構、エアシリンダ機構、モータシリンダ機構、電動スライダ機構、ベルトスライダ機構およびリニアスライダ機構などの機構が採用されてもかまわない。また、かかる場合、駆動源として電動機を採用してもかまわない。

　（Ｉ）
　先の実施の形態に係るロボットハンド１００では押当部往復動機構１５０としてエアシリンダ機構が採用されたが、押当部往復動機構１５０として公知の往復動機構、例えば、ラック・アンド・ピニオン機構、ボールネジ機構、エアシリンダ機構、モータシリンダ機構、電動スライダ機構、ベルトスライダ機構およびリニアスライダ機構などの機構が採用されてもかまわない。また、かかる場合、駆動源として電動機を採用してもかまわない。

　（Ｊ）
　先の実施の形態では特に言及しなかったが、制御装置が、撮像部１９０により撮像された紙幣格納容器２００の正面像を画像解析して上側支持板２３０の切欠Ｒｓの位置および下側支持板２４０のスリットＲｔの位置を特定し、その後にアームＲＡおよびロボットハンド１００を制御して可動指１１０の位置を調整し、上側支持板２３０の切欠Ｒｓに可動指１１０の先端部を差し込むと共に、下側支持板２４０のスリットＲｔに固定指１２０の先端部を差し込んでよい。

１００　　　ロボットハンド
１１０　　　可動指（第１指部）
１２０　　　固定指（第２指部）
１３０　　　可動指往復動機構（指部移動機構）
１６０　　　スライド受け部
１７０　　　スライド受け部付勢部材（付勢部材）

Claims

　第１指部と、
　前記第１指部と対向するように配設される第２指部と、
　前記第１指部と前記第２指部との対向方向に沿って前記第１指部および前記第２指部の少なくとも一方を移動させる指部移動機構と、
　前記第１指部および前記第２指部の少なくとも一方の指部の少なくとも片側の側面の近傍に配設され、前記指部の奥行方向に平行な方向に沿ってスライド移動可能であるスライド受け部と、
　前記スライド受け部を、前記指部の先端側に向かって付勢する付勢部材と
を備える、ロボットハンド。